Усилитель класса D
Усилитель класса D или коммутирующий усилитель — это электронный усилитель , в котором усилительные устройства (транзисторы, обычно МОП -транзисторы) работают как электронные переключатели, а не как устройства линейного усиления, как в других усилителях. Они работают, быстро переключаясь между шинами питания и питаясь от модулятора, использующего ширину импульса, плотность импульса или связанные методы для кодирования аудиовхода в последовательность импульсов. Звук уходит через простой фильтр нижних частот в громкоговоритель. Блокируются высокочастотные импульсы. Поскольку пары выходных транзисторов никогда не проводят ток одновременно, нет другого пути для протекания тока, кроме фильтра нижних частот/громкоговорителя. По этой причине КПД может превышать 90%.
Первый усилитель класса D был изобретен британским ученым Алеком Ривзом в 1950-х годах и впервые получил это имя в 1955 году. Первым коммерческим продуктом был комплектный модуль под названием X-10 , выпущенный Sinclair Radionics в 1964 году. выходная мощность всего 2,5 Вт . Sinclair X-20 в 1966 году производил 20 Вт, но страдал от несоответствий и ограничений транзисторов BJT на основе германия , доступных в то время. В результате эти ранние усилители класса D были непрактичными и неудачными. Практичные усилители класса D позже стали доступны благодаря разработкекремниевая технология MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник). В 1978 году Sony представила TA-N88, первое устройство класса D, в котором использовались мощные МОП -транзисторы и импульсный источник питания . Впоследствии в период с 1979 по 1985 год произошло быстрое развитие технологии VDMOS ( вертикальный DMOS ). Доступность недорогих быстро переключающихся полевых МОП-транзисторов привела к успеху усилителей класса D в середине 1980-х годов. [1] Первая интегральная схема на основе усилителя класса D была выпущена компанией Tripath в 1996 году и получила широкое распространение. [2]
Усилители класса D работают, генерируя последовательность прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды, но различной ширины и разделения, или изменяющегося количества импульсов в единицу времени, представляющих изменения амплитуды входного аналогового аудиосигнала. Часы модулятора могут синхронизироваться с входящим цифровым аудиосигналом, что устраняет необходимость преобразования сигнала в аналоговый. Затем выход модулятора используется для поочередного включения и выключения выходных транзисторов. Особое внимание уделяется тому, чтобы пара транзисторов никогда не проводила вместе, так как это может вызвать короткое замыкание между шинами питания через транзисторы. Поскольку транзисторы либо полностью «включены», либо полностью «выключены», они проводят очень мало времени в линейной области и рассеивают очень небольшую мощность. Это главная причина их высокой эффективности.фильтр нижних частот, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, пропускает низкие частоты звукового сигнала, оставляя позади высокочастотные импульсы. В чувствительных к стоимости приложениях выходной фильтр иногда не используется. Затем схема полагается на индуктивность громкоговорителя, чтобы ВЧ-компонент не нагревал звуковую катушку.
